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Los resultados de un experimento de física de elevado perfil en el Fermilab, en el que participó un profesor de la Universidad de Michigan, parecen confirmar unos extraños hallazgos de hace 20 años, que producen huecos en el modelo estándar al sugerir que existe una nueva partícula: un cuarto “sabor” de neutrino

Los nuevos resultados van más allá de describir una violación de la simetría fundamental en el universo: afirman que las partículas de antimateria se comportan igual que sus contrapartes de materia.

Los neutrinos son partículas elementales sin carga que surgen de la desintegración radiactiva de otras partículas. Los “sabores” que se conocen de los neutrinos son la contraparte neutra de los electrones y sus sus primos más pesados, los muones y taus. Independientemente del sabor original de un neutrino, las partículas oscilan sin cesar de un tipo a otro en un fenómeno que se conoce como “oscilación de sabor de los neutrinos”.

Un neutrino electrónico podría convertirse en un neutrino muónico, y luego, de nuevo, en un neutrino electrónico. Los científicos creían que existían tres tipos de neutrinos. En este Mini Booster Neutrino Experiment, llamado MiniBooNE, los investigadores detectaron más oscilaciones que las que serían posibles con sólo con tres sabores.

“Estos resultados implican la existencia de nuevas partículas, o bien fuerzas que no habíamos imaginado”, dijo Byron Roe, profesor emérito en el Departamento de Física y autor del artículo sobre los recientes resultados publicado on-line en Physical Review Letters.

“La explicación más simple consiste en agregar nuevas partículas del tipo neutrino, o neutrinos estériles, que no tienen las interacciones débiles normales”.

Los tres tipos que conocíamos de neutrino interactúan con la materia primariamente por medio de la fuerza nuclear débil, lo cual los hace difíciles de detectar. La hipótesis es que este cuarto sabor no interactua por medio de la fuerza débil, lo que lo hace aún más difícil de encontrar.

La existencia de neutrinos estériles podría ayudar a explicar la composición del universo, dice William Louis, científico en el Laboratorio Nacional Los Alamos, que fue estudiante de doctorado de Roe en la UM y está involucrado en el experimento MiniBooNE.

“Los físicos y astrónomos buscan neutrinos estériles debido a que podrían servir para explicar parte o incluso la totalidad de la materia oscura del universo”, dice Louis. “Es posible que los neutrinos estériles ayuden a explicar, también, la asimetría de materia en el universo, o por qué el universo está compuesto de materia en lugar de antimateria”.

El experimento MiniBooNE, una colaboración entre unos 60 investigadores de varias instituciones, se llevó a cabo en el Fermilab para comprobar los resultados del experimento Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) en el Laboratorio Nacional de Los Alamos, que comenzó en 1990. El LSND fue el primero en detectar más oscilaciones de neutrinos que las que predice el modelo estándar.

Los resultados iniciales de MiniBooNE, que fueron hace varios años, basados en datos procedentes de un haz de neutrinos (en lugar de un haz de antineutrinos), no respaldaban los resultados del LSND. El experimento LSND se realizó usando un haz de antineutrinos, sin embargo, y por eso fue el siguiente paso para MiniBooNE.

Estos nuevos resultados basados en los primeros tres años de datos procedentes de un haz de antineutrinos, y nos dicen una historia distinta a la de los resultados anteriores. Los datos del haz de antineutrinos de MiniBooNE respaldan lo hallado por el LSND. Y el hecho de que los experimentos de MiniBooNE produjeran distintos resultados para antineutrinos que para neutrinos, sorprendió especialmente a los físicos.

“El hecho de que veamos este efecto en los antineutrinos y no en los neutrinos lo hce aun más extraño”, señala Roe. “Estos resultados indican unos agregados aún más serios a nuestro modelo estándar de lo que se pensó tras los primeros resultados del LSND”.

El resultado parece violar la “simetría de carga-paridad” del universo, que afirma que las leyes de la física se aplican de igual forma para las partículas y su contraparte de antipartículas. Se han visto violaciones de esta simetría en algunas extrañas desintegraciones, pero no con neutrinos, dijo Roe.

Aunque estos resultados son estadísticamente significativos,y son compatibles con las conclusiones del LSND, los investigadores advierten que se requieren resultados durante periodos de tiempo más largos, o experimentos adicionales, antes de que los físicos puedan descartar las predicciones del modelo estándar.

El artículo Event Excess in the MiniBooNE Search for ν̅ μ→ν̅ e Oscillations, aparecerá en una próxima edición de la revista Physical Review Letters.

Fuente: Physorg. Aportado por Eduardo J. Carletti

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